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Frequenzabhängige Netzimpedanz verstehen – Herausforderungen und Lösungen für moderne Stromnetze

Einfluss moderner Geräte auf die Netzimpedanz im Hochfrequenzbereich

Die Integration leistungselektronischer Geräte wie PV-Wechselrichter, Wärmepumpen und Ladestationen für Elektrofahrzeuge verändert die Anforderungen an Netzbetreiber. Diese Systeme erzeugen hochfrequente Signale (bis über 500 kHz), die die Netzimpedanz maßgeblich beeinflussen und dadurch die Power Quality (PQ) und Netzstabilität gefährden können.

Warum ist die frequenzabhängige Netzimpedanz so wichtig?

Die frequenzabhängige Netzimpedanz beschreibt das Wechselverhalten des elektrischen Netzes gegenüber hochfrequenten Strömen – insbesondere im Bereich von 2 kHz bis 500 kHz. Mit dem zunehmenden Einsatz leistungselektronischer Verbraucher steigt die Relevanz dieser Kenngröße drastisch. Ein präzises Verständnis der frequenzabhängigen Netzimpedanz ist essenziell für:

Erkennung kritischer Resonanzstellen

In komplexen Verteilnetzen können durch kapazitive und induktive Elemente Resonanzen entstehen. Diese Resonanzen führen zu Spannungsverzerrungen und können das Verhalten von Wechselrichtern, Frequenzumrichtern oder Ladeinfrastruktur negativ beeinflussen. Nur durch eine Impedanzmessung lassen sich diese Punkte sicher identifizieren und bewerten.

Analyse von Netzrückwirkungen

Schaltvorgänge, Oberschwingungen und hochfrequente Einspeisungen (z. B. durch PV-Wechselrichter) erzeugen Störungen, die sich über die Netzimpedanz ausbreiten. Eine zu hohe oder zu niedrige Impedanz an bestimmten Frequenzen kann dabei zur Verstärkung dieser Effekte führen. Die Messung der Netzimpedanz erlaubt eine gezielte Analyse und Reduktion dieser Rückwirkungen.

Nachweis der Normkonformität

Die Norm IEC 61000-3-12 (VDE 0838-12) fordert eine Begrenzung der Oberschwingungsströme – abhängig von der Netzimpendanz. Eine realitätsnahe Beurteilung der Netzkonformität ist ohne die Kenntnis der frequenzabhängigen Netzimpedanz nicht möglich. Die messtechnische Erfassung ist daher Voraussetzung für Planungs-, Betriebs- und Nachweisprozesse im Verteilnetz.

Präzise Netzimpedanzmessung mit ONIS von morEnergy

morEnergy bietet als einziger Anbieter eine praxiserprobte Messtechnik zur Echtzeitmessung der Netzimpedanz bis 500 kHz. Das ONIS-System erkennt kritische Veränderungen im Netz frühzeitig und liefert die Datenbasis für fundierte Gegenmaßnahmen. Unsere Technologie wurde bereits 2020 in der etz-Fachzeitschrift des VDE Verlags anerkannt und ist seitdem branchenführend im Bereich Power Quality Monitoring.

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